RU2199602C2

RU2199602C2 - Apparatus for continuous deposition of protective coatings onto elongated steel products

Info

Publication number: RU2199602C2
Application number: RU2000112825/02A
Authority: RU
Inventors: н С.В. Маруть; С.В. Марутьян; Ю.С. Волков
Original assignee: ЗАО "МЮА "Юрпромконсалтинг"; Марутьян Сергей Васильевич; Волков Юрий Сергеевич
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: equipment for deposition of protective coatings on steel products, such as wires or strips. SUBSTANCE: apparatus has deposition chamber 1 and melt bath 2. Deposition chamber 1 is equipped with vertical intake channel 11 positioned in its lower part and submerged in melt of bath 2. Discharge and supplying branch pipes 10 and 13 are arranged in upper parts of deposition chamber 1 and bath 2 for creating vacuum and excessive pressure. Such construction allows zinc and aluminum coatings to be deposited onto steel products without contaminating environment due to elimination of hazardous outbursts into atmosphere from melt surface. EFFECT: wider operational capabilities, simplified construction and increased ecology control. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий на стальные протяженные изделия типа проволоки или ленты погружением в расплав цинка или алюминия. The invention relates to the field of applying protective metal coatings to steel products such as wire or tape by immersion in a molten zinc or aluminum.

Известны устройства для нанесения защитных покрытий на проволоку, ленту и т. п. , в которых предусмотрено применение направляющего валка, осуществляющего погружение в расплав и перемещение протяженного изделия (см. "Руководство по горячему цинкованию" М. , "Металлургия", 1975 г., с.376; "Металлические покрытия листовой и полосовой стали", М., Металлургия, 1971 г., с.496). Known devices for applying protective coatings to a wire, tape, etc., which provide for the use of a guide roll that immerses in the melt and moves an extended product (see. "Guide to hot dip galvanizing" M., "Metallurgy", 1975 , p.376; "Metal coatings of sheet and strip steel", M., Metallurgy, 1971, p.496).

Недостатками известных устройств является то, что они снабжены стальными ваннами, имеющими большой объем и значительную площадь зеркала цинкового расплава, что предопределяет большие энергозатраты на поддержание заданной температуры самого расплава. The disadvantages of the known devices is that they are equipped with steel baths having a large volume and a significant area of the mirror of the zinc melt, which determines the high energy consumption to maintain a given temperature of the melt itself.

Контакт цинкового расплава со стальными стенками ванны и элементами погружных транспортирующих устройств приводит к растворению железа в цинке и тем самым увеличивает его расход при нанесении покрытия. The contact of the zinc melt with the steel walls of the bath and the elements of the submersible conveying devices leads to the dissolution of iron in zinc and thereby increases its consumption during coating.

Применение стальных ванн с погружным транспортирующим устройством исключает возможность легирования расплава алюминием. Керамические же ванны, хотя и устойчивы к воздействию легированного алюминием цинкового расплава, но имеют большой объем по сравнению с металлическими. Это связано с тем, что в отличии от металлических ванн, где обогрев производится через их стенки, в керамической ванне обогрев осуществляется через зеркало расплава, что приводит к увеличению ее объема. The use of steel baths with a submersible conveying device eliminates the possibility of alloying the melt with aluminum. Ceramic baths, although resistant to the effects of aluminum alloyed with zinc melt, have a large volume compared to metal ones. This is due to the fact that, unlike metal bathtubs, where heating is carried out through their walls, in a ceramic bath, heating is carried out through a melt mirror, which leads to an increase in its volume.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для нанесения защитных металлических покрытий на протяженные изделия, включающее ванну с расплавом и камеру нанесения покрытия (см. патент Франции 2323772, МПК С 23 С 3/14, 1975 г.). The closest analogue of the invention is a device for applying protective metal coatings to extended products, including a bath with a melt and a coating chamber (see French patent 2323772, IPC С 23 С 3/14, 1975).

Камера нанесения покрытия в этом устройстве имеет входной и выходной каналы, через которые осуществляется перемещение изделия при нанесении покрытия. С помощью насоса расплав перемещается из ванны в камеру нанесения покрытия. Заполнение камеры осуществляется таким образом, что уровень расплава в камере устанавливается выше входного и выходного каналов. При этом расплав свободно вытекает из камеры в ванну, однако количество расплава, возвращающегося в камеру, несколько больше вытекающего из входного и выходного каналов в ванну. Это позволяет поддерживать уровень расплава в камере нанесения покрытия выше входного и выходного каналов. The coating chamber in this device has input and output channels through which the product is moved during coating. Using a pump, the melt moves from the bath to the coating chamber. The chamber is filled so that the melt level in the chamber is set above the input and output channels. In this case, the melt flows freely from the chamber to the bath, however, the amount of melt returning to the chamber is somewhat larger than the flow from the inlet and outlet channels to the bath. This allows you to maintain the melt level in the coating chamber above the inlet and outlet channels.

Недостатком этой установки является то, что подача расплава из ванны в камеру осуществляется с помощью погружного насоса, что значительно снижает показатели надежности, предъявляемые к промышленному оборудованию. Непрерывная циркуляция расплава приводит к быстрому изнашиванию каналов, а сам расплав загрязняется оксидами материалов, из которых изготовлены каналы, что приводит к ухудшению условий формирования покрытия, а следовательно, к снижению его качества. The disadvantage of this installation is that the melt is supplied from the bath to the chamber using a submersible pump, which significantly reduces the reliability indicators shown for industrial equipment. Continuous circulation of the melt leads to rapid wear of the channels, and the melt itself is contaminated by the oxides of the materials from which the channels are made, which leads to a deterioration in the conditions of formation of the coating, and therefore, to a decrease in its quality.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении изнашивания каналов, загрязненности расплава оксидами материалов, из которых изготовлены каналы, улучшению условий формирования покрытия, повышению его качества, исключение деформации изделий при их перемещении и погружении в расплав, а также удержание расплава в камере от вытекания через входной и выходной каналы. The technical result to which the invention is directed is to reduce the wear of the channels, the contamination of the melt by the oxides of the materials from which the channels are made, to improve the conditions for forming the coating, to improve its quality, to avoid deformation of the products when they are moved and immersed in the melt, and also to keep the melt in chamber from leakage through the input and output channels.

Кроме того, применение устройства исключает использование погружного металлического оборудования в ванне с расплавом, обеспечивает возможность нанесения как цинковых, так и алюминиевых покрытий, а также исключает загрязнение окружающей среды за счет недопущения вредных выбросов в атмосферу с зеркала расплава. In addition, the use of the device eliminates the use of submersible metal equipment in a bath with a melt, provides the possibility of applying both zinc and aluminum coatings, and also eliminates environmental pollution by avoiding harmful emissions into the atmosphere from the melt mirror.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для нанесения защитных металлических покрытий на протяженные изделия типа проволоки или ленты погружением их в расплав цинка или алюминия, включающем ванну с расплавом и камеру нанесения покрытия с входным и выходным каналами, камера нанесения покрытия выполнена в нижней своей части с заборным вертикальным каналом, погруженным в расплав ванны, а в верхних частях камера нанесения покрытия и ванна с расплавом снабжены отводящим и подводящим патрубками для создания внутри них соответственно разрежения и избыточного давления. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for applying protective metal coatings to extended products such as wire or tape by immersing them in a zinc or aluminum melt, including a bath with a melt and a coating chamber with input and output channels, the coating chamber is made in its lower parts with a vertical intake channel immersed in the bath melt, and in the upper parts, the coating chamber and the bath with the melt are equipped with outlet and inlet pipes to create inside them respectively rarefaction and overpressure.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено устройство в разрезе. The invention is illustrated in the drawing, which shows the device in section.

Устройство включает камеру 1 нанесения покрытия, герметично смонтированную на ванне 2 с расплавом, заключенной в корпусе нагревательной печи 3. В боковых стенках камеры 1 выполнены входной и выходной каналы 4 и 5 для пропуска обрабатываемого изделия 6. Через верхнюю крышку 7 камеры 1 пропущены датчик уровня расплава 8, манометр 9 и отводящий патрубок 10 для создания разрежения. В нижней части камера 1 снабжена заборным вертикальным каналом 11 для подачи расплава из ванны 2 в полость камеры. В крышке 12 ванны с расплавом смонтирован подводящий патрубок 13. В рабочем состоянии расплав в ванне 2 и в камере 1 занимает соответственно уровни 14 и 15. The device includes a coating chamber 1, hermetically mounted on a bath 2 with a melt enclosed in the housing of the heating furnace 3. In the side walls of the chamber 1 there are inlet and outlet channels 4 and 5 for passing the workpiece 6. A level sensor is passed through the top cover 7 of the chamber 1 melt 8, a pressure gauge 9 and a discharge pipe 10 to create a vacuum. In the lower part, the chamber 1 is equipped with a vertical intake channel 11 for supplying the melt from the bath 2 to the chamber cavity. In the cover 12 of the bath with the melt mounted inlet pipe 13. In working condition, the melt in the bath 2 and in the chamber 1 occupies levels 14 and 15, respectively.

Работа устройства заключается в следующем. The operation of the device is as follows.

При перемещении изделия 6 с подготовленной поверхностью через каналы 4 и 5, а затем через цинковый или алюминиевый расплав в камере 1 на поверхности изделия 6 (проволока, лента и т.п.) формируется защитное покрытие. Создавая избыточное давление в ванне 2 через патрубок 13 и разряжение в камере 1, расплав по вертикальному каналу 11 из ванны 2 поступает в камеру 1 и устанавливается на уровне 15 выше входного и выходного каналов 4 и 5. When moving the product 6 with the prepared surface through channels 4 and 5, and then through zinc or aluminum melt in the chamber 1, a protective coating is formed on the surface of the product 6 (wire, tape, etc.). Creating excess pressure in the bath 2 through the pipe 13 and the vacuum in the chamber 1, the melt along the vertical channel 11 from the bath 2 enters the chamber 1 and is set at level 15 above the inlet and outlet channels 4 and 5.

При соблюдении условия Р_ат>P₁+Р_м.ст,
где Р_ат - атмосферное давление;
P₁ - давление в камере нанесения покрытия;
Р_м.ст - металлостатическое давление столба расплава над отверстием в канале;
расплав, установившись выше уровня каналов 4 и 5, не вытекает через отверстия в них.Subject to the conditions P _at > P ₁ + P _m.st ,
where P _at - atmospheric pressure;
P ₁ is the pressure in the coating chamber;
R _m.st - metallostatic pressure of the melt column above the hole in the channel;
the melt, having settled above the level of channels 4 and 5, does not flow out through the holes in them.

Давление в камере 1 контролируется с помощью манометра 9, а уровень расплава определяется с помощью датчика 8. The pressure in the chamber 1 is controlled using a pressure gauge 9, and the melt level is determined using a sensor 8.

Перемещение изделия 6 через расплав посредством каналов 4 и 5 позволяет осуществлять нанесение защитного покрытия без деформации этого изделия. Moving the product 6 through the melt through channels 4 and 5 allows the application of a protective coating without deformation of this product.

В качестве конкретного примера реализации изобретения приводятся сведения об осуществленном на экспериментальной установке процессе цинкования, алюмоцинкования, алюминирования стальной проволоки диаметром до 1,8 мм. Производилось нанесение цинкового (цинк + 0,1% алюминия), алюмоцинкового (цинк + 5,0% алюминия), алюминиевого (алюминий + 10,0% кремния) покрытий на стальную проволоку диаметром 1,0 мм. Основные технологические режимы нанесения покрытий и оценка качества полученных покрытий приведены в таблице. As a specific example of implementation of the invention, information is provided on the process of galvanizing, aluminum galvanizing, and aluminizing of steel wire with a diameter of up to 1.8 mm carried out at the experimental installation. Zinc (zinc + 0.1% aluminum), aluminum-zinc (zinc + 5.0% aluminum), aluminum (aluminum + 10.0% silicon) coatings were applied to steel wire with a diameter of 1.0 mm. The main technological modes of coating and quality assessment of the resulting coatings are given in the table.

Claims

A device for applying protective metal coatings to extended products such as wire or tape by immersing them in a zinc or aluminum melt, including a bath with a melt and a coating chamber with inlet and outlet channels, characterized in that the coating chamber is made in its lower part with a vertical fence a channel immersed in the bath melt, and in the upper parts, the coating chamber and the bath with the melt are equipped with outlet and inlet pipes to create a vacuum inside them overpressure.